(57)【要約】【課題】人手を煩わせることなく適切に作動状態が切り換わる免震システム用の風揺れ固定装置とその制御装置とを提供する。【解決手段】免震システム用の風揺れ固定装置は、設置物と基礎をつなぐ油圧シリンダ５と、この油圧シリンダを可動状態とロック状態に切り換える油圧弁４と、地震などによる揺れを感知し、油圧弁を動かして油圧シリンダのロックを解除させるように油圧弁につながった検出機構１，２，３とを有する。制御装置１０または１１０は、油圧弁を動かす電磁機構と、検出機構の作動から一定時間後に電磁機構へ通電するタイマー回路１１または１１１とを有し、地震などの揺れの所定時間後に油圧シリンダをロック状態にするように油圧弁を動かし、この油圧弁の動きによって検出機構を揺れ感知待機状態に戻す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置物と基礎の間に設置する免震システムにおいて風などによる設置物の揺れを防ぐ風揺れ固定装置であって、設置物と基礎をつなぐ油圧シリンダと、油圧シリンダを可動にする第１の作動位置と油圧シリンダをロックする第２の作動位置とに切り換わる電磁弁と、地震などの所定大きさ以上の揺れを感知して、電磁弁を第２の作動位置から第１の作動位置へ動かすように電磁弁につながった検出機構と、検出機構の作動から一定時間後に電磁弁を第２の作動位置へ戻すタイマー回路とを有し、地震などによる揺れの所定時間後に電磁弁を第２の作動位置に動かし、この電磁弁の動きによって検出機構を揺れ感知待機状態に戻す、免震システム用の風揺れ固定装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、上記タイマー回路は検出機構の作動から３０分間のタイムカウントを行い、タイムアップ時に電磁弁へ１秒間通電して電磁弁を動かす、免震システム用の風揺れ固定装置。
【請求項３】
設置物と基礎をつなぐ油圧シリンダと、この油圧シリンダを可動状態とロック状態に切り換える油圧弁と、地震などの所定大きさ以上の揺れを感知し、油圧弁を動かして油圧シリンダのロックを解除させるように油圧弁につながった検出機構とを有する免震システムの風揺れ固定装置に用いる制御装置であって、油圧弁を動かす電磁機構と、検出機構の作動から一定時間後に電磁機構へ通電するタイマー回路とを有し、地震などによる揺れの所定時間後に油圧シリンダをロック状態にするように電磁機構により油圧弁を動かし、この油圧弁の動きによって検出機構を揺れ感知待機状態に戻す、制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、上記タイマー回路は検出機構によって作動される揺れ検出スイッチを含み、このスイッチと電磁機構の電磁コイルとを直列接続して閉ループ回路を形成し、この回路に微弱電流を常時流して断線検出する、制御装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の装置において、上記閉ループ回路を通して電磁機構をＡＣ１００Ｖ系で駆動する、制御装置。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれかに記載の装置において、上記タイマー回路がワンチップマイコンを含む、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震揺れによる作動後に初期状態へ自動的に復帰する、免震システム用の風揺れ固定装置と、そのための制御装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
地面や基礎から家屋などの設置物への地震揺れの伝達を、転がり機構を用いて防止する免震システムでは、風などによる比較的低周波の横ゆれに対しても、家屋の揺れが生じてしまう。そのため、地震以外の揺れを防止する目的で、転がり機構に油圧シリンダを併用した免震システムが知られている（例えば、特許文献ｌ参照）。
【特許文献１】特開平１０−３１８３２７号公報
【０００３】
この既知の免震システムでは、平常時は油圧シリンダ装置をロックして風による揺れを防止しているが、いったん地震など強度の揺れが発生すると、これを感知して油圧シリンダのロックを解除する。その結果、転がり機構が有効に働いて、設置物への地震揺れの伝達を制限ないし防止する。
また、地震の揺れが完全におさまると、油圧シリンダを再びロックし、免震システムを初期状態に戻す（原点復帰させる）必要がある。
【０００４】
上述した既知の免震システムは、このような油圧シリンダの作動切り換えを、機械式の地震感知器で制御する油圧制御バルブで行っており、免震システムを初期状態に戻すには、地震感知器を手動でリセットしなければならない。
免震システムはその構造上、家屋などの床下に設置されることが多く、地震感知器のリセットは、床下に潜り込む煩わしい作業となる。遠隔操作機構を設けるとリセット作業は容易になるが、度々地震が発生する我が国では、例えば、夜中にもリセットの必要性が生じ、これもまた煩わしいことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、人手を煩わせることなく適切に作動状態が切り換わる免震システム用の風揺れ固定装置と、そのための制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による、設置物と基礎の間に設置する免震システムにおいて風などによる設置物の揺れを防ぐ風揺れ固定装置は、設置物と基礎をつなぐ油圧シリンダと、油圧シリンダを可動にする第１の作動位置と油圧シリンダをロックする第２の作動位置とに切り換わる電磁弁と、地震などの所定大きさ以上の揺れを感知して、電磁弁を第２の作動位置から第１の作動位置へ動かすように電磁弁につながった検出機構と、検出機構の作動から一定時間後に電磁弁を第２の作動位置へ戻すタイマー回路とを有する。この装置は、地震などによる揺れの所定時間後に電磁弁を第２の作動位置に動かし、この電磁弁の動きによって検出機構を揺れ感知待機状態に戻す。
上記構成では、地震の際には油圧シリンダをロック解除して、免震システムを稼動可能にする。揺れの終了後、油圧シリンダを再びロック状態に戻して、風による揺れを防ぐとともに、検出機構を揺れ感知待機状態に戻して、次の地震に備える。この様な操作は自動的に行われ、人手を煩わせることがない。
【０００７】
上記タイマー回路は検出機構の作動から３０分間のタイムカウントを行い、タイムアップ時に電磁弁へ１秒間通電して電磁弁を動かすことが好ましい。通常の地震の場合、揺れは３０分後には終了している。また、一定時間の通電を行うことによって、電磁弁と検出機構の復帰を確実にする。
【０００８】
本発明による制御装置は免震システムの風揺れ固定装置に用い、この固定装置は、設置物と基礎をつなぐ油圧シリンダと、油圧シリンダを可動状態とロック状態に切り換える油圧弁と、地震などの所定大きさ以上の揺れを感知し、油圧弁を動かして油圧シリンダのロックを解除させるように油圧弁につながった検出機構とを有する。制御装置は、油圧弁を動かす電磁機構と、検出機構の作動から一定時間後に電磁機構へ通電するタイマー回路とを有し、地震などによる揺れの所定時間後に油圧シリンダをロック状態にするように電磁機構により油圧弁を動かし、この油圧弁の動きによって検出機構を揺れ感知待機状態に戻す。
この構成によると、免震システム用の風揺れ固定装置の作動を地震時と通常時とに自動的に切り換えることができ、人手を煩わせることがない。
【０００９】
上記タイマー回路は検出機構によって作動される揺れ検出スイッチを含み、このスイッチと電磁機構の電磁コイルとを直列接続して閉ループ回路を形成し、この回路に微弱電流を常時流して断線検出することが好ましい。
このようにすると、制御装置の主要な作動部分の故障検出を行うことができ、装置の信頼性が向上する。
【００１０】
上記閉ループ回路を通して電磁機構をＡＣ１００Ｖ系で駆動することが好ましい。これによって、配線数を減らすことができる。
また、上記タイマー回路は、ワンチップマイコンを含むことが好ましい。これによって、タイマー回路を設ける基板を小型化し、製造コストを低減する。
【発明の効果】
【００１１】
説明した通り、本発明の風揺れ固定装置とその制御装置は、風揺れ固定装置の作動状態を適切に切り換える。その操作は、人手を煩わすことなく、自動的に行うことができ、これによって、風揺れ固定装置の使い勝手と信頼性を向上させる。ひいては、免震システムの設置をうながして、地震による被害を軽減する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
続いて、本発明の実施態様による免震システム用の風揺れ固体装置ならびに制御装置を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明による、免震システムに用いる風揺れ固定装置を示している。この免震システムは転がり機構による免震装置（図示せず）を含んでおり、風揺れ固定装置はこれに併用するものである。
風揺れ固定装置は、揺れの検出機構として働く、揺れ検出部１、揺れ伝達部２およびロック部３、さらに、電磁弁４、油圧シリンダ５、そして制御装置１０を主要な構成要素としている。
【００１３】
揺れ検出部１は、地面や、家屋など設置物の基礎の揺れを感知して動く機械的な構造である。揺れ伝達部２が、この揺れ検出部１の動きをロック部３へ伝える。ロック部３は、揺れ検出部１の動きに応じて、ロッド３ａを介して電磁弁４のスプールを制御する。
地震揺れのない平常時、ロック部３のロッド３ａは、ばね力に抗して電磁弁側へ押し込まれた状態でロックされている。ロッド３ａの他端は電磁弁４のスプールに直接作用し、ばね力に抗してスプールを押し込んでいる。電磁弁４は、この状態では閉弁している。
【００１４】
電磁弁４は、配管６を介して油圧シリンダ５の油タンク７につながっていて、閉弁状態では、油圧シリンダ５と油タンク７との間の流れを遮っている。そのため、油圧シリンダ５はロックされ、作動しない。
油圧シリンダ５は、家屋などの設置物と地面や基礎との間をつないでいて、ロック状態では、設置物を基礎にしっかり固定して、設置物が風などによって揺れるのを防いでいる。
【００１５】
ロック部３は、このような状態から強い揺れを伝達部２によって伝えられると、ロッド３ａのロックを解除する構造である。ロックが外れると、ロッド３ａは電磁弁のスプールを押し込んでいる力を失い、スプールはばね力やシリンダからの油圧力に押されて切り替わり、電磁弁４は開弁する。
これによって、油圧シリンダ５と油タンク７との間の流れが可能となり、油圧シリンダ５のロックが解除され、設置物が地面ないし基礎に対して移動できるようになって、転がり機構の揺れ伝達制限機能が有効に働くようになる。
【００１６】
ロック部３は、ロッド３ａのロックを一旦外すと、揺れがおさまってもロッド３ａが自動的に原点復帰（ロック状態に復帰）できない構造である。従って、風揺れ装置は、揺れが完全におさまった後に、再び原点復帰状態に引き戻す（リセットする）必要がある。
そのため、電磁弁４は、通電があると、電磁力によってスプールを動かし、ロック部のロッド３ａをばね力に抗してロック位置へ押し戻すようになっており、また、風揺れ固定装置には、その作動制御のために制御装置１０を設けている。
一般の地震の揺れは約３０分以内でおさまるので、制御装置１０は、風揺れ固定装置のロックが解除されてから約３０分後に、再びこれを原点復帰状態に引き戻すように設定している。しかしながら、この時間は任意に設定することが出来る。
【００１７】
概略的に云うと、制御装置１０は、ロック部３が作動してから所定時間後に、電磁弁４に約１秒間通電することにより、ばね力に抗してロッド３ａを引き付けて、再びロック状態に引き戻すものである。このため、制御装置は、揺れによってロックが外れたタイミングから３０分後に電磁弁４に１秒間通電するという一連のシーケンスを発生するタイマー回路１１と、このタイミングを与える揺れ検出スイッチ１２とを含んでいる。
検出スイッチ１２はロック部３に組み付けられ、揺れではずれたロック部のロックレバーが直接、検出スイッチ１２を押し込むようになっている。タイマー回路１１がこのスイッチの状態を監視し、上記のシーケンスを発生させる。
【００１８】
図２は、制御装置１０の構成を示している。
この装置は、タイマー回路１１へＡＣ１００Ｖを供給し、タイマー回路１１と、揺れ検出スイッチ１２および電磁弁４より成る電磁弁ユニット１３とを４線の電線で接続する構成である。タイマー回路１１は基板上に搭載されている。
装置１１は、次のように働く。まず、スイッチ１２の状態から揺れの発生を感知して、３０分のタイムカウントを開始する。これ以降、油圧シリンダ５のロックが解除され、転がり機構が有効になって免震作用がはたらく。次いで、３０分のタイムカウントアップ後に、引き続き１秒間だけ電磁弁４に通電してスプールを動かし、風揺れ固定装置を再び原点復帰状態に引き戻す。
【００１９】
続いて、図２を参照して、制御装置１０の構成と作動をより詳細に説明する。
地震による揺れに反応するＢ接点の（通常はＯＮである）揺れ検出スイッチ１２は、ＤＣ２４Ｖにプルアップされて検出フォトカプラ１４の入力部に接続されている。従って、地震揺れの無い平常時には、検出フォトカプラ１４はＯＮしている。また、その出力は論理反転素子１５を介して３０分タイマーユニット１６のセット入力に接続されていて、タイマーは起動しない。
【００２０】
この状態で、地震による強い揺れが発生すると、図１の揺れ検出部１がこれを感知して、ロック部３のロックを外す。これによって、電磁弁４が開いて油圧シリンダ５のロックを外し、揺れ固定装置による拘束を解除して、転がり機構による免震機能が有効となる。同時に、揺れ検出スイッチ１２が作動し、３０分タイマーユニット１６のセット入力がＯＮとなって、タイムカウントが始まる。
【００２１】
タイムアップ後は、タイマーユニット１６からの出力信号によって電磁弁駆動リレー１７がＯＮとなり、電磁弁４にＡＣ１００Ｖを通電する。その結果、電磁弁の電磁コイルが働いてロック部３のロッド３ａを押し戻し、同部のロックレバーを平常位置へ引き起こす。
タイマーユニット１６のタイムアップ出力は、同時に、１秒タイマーユニット１８にも入力される。この１秒タイマーユニット１８の出力は、３０分タイマーユニット１６のリセット入力に接続されている。そのため、３０分タイマーユニット１６のタイマ出力は１秒後ＯＦＦし、電磁弁駆動リレー１７がＯＦＦとなる。
以上で、風揺れ固定装置の原点復帰が完了する。
【００２２】
なお、図２の回路中の参照符号１９は電源トランスを示し、また、符号２０はＡＣ−ＤＣ変換器を、符号２１はＤＣ−ＤＣ変換器を、符号２２，２３は抵抗素子をそれぞれ示している。
【００２３】
図３に、本発明の別の実施態様による制御装置１１０を示す。
この装置１１０は、図２に示した装置が電磁弁ユニットへの配線をＤＣ２４ＶとＡＣ１００Ｖと２系統設けているのに代えて、これを閉ループに入れてＡＣ１００Ｖで駆動することにより、電線ケーブル数を減らすとともに、断線検出機能をもたせている。
さらに、図２の装置の３０分用と１秒用の２つのタイマーに代えて、ワンチップマイコンを使って回路を集積化して、構成の簡素化とコスト低減を計っている。
【００２４】
図３を参照して、制御装置１１０の構成と作動を説明する。なお、図３では、前述の装置１０と同様で良い構成部分に、図２と同じ参照符号を付している。
制御装置１１０は、トランス１９の二次側（ＡＣ２４Ｖ）を次のようにして閉ループ化している。
トランス１９の二次側は、まず、抵抗素子１１２に始まり、検出リレー１１３の入力段、電磁弁駆動リレー１１４のＢ接点出力段を経て、回路１１１外の配線Ｂに接続される。この配線は、電磁弁ユニット１３の揺れ検出スイッチ１２、電磁弁４を直列接続して、配線Ｃで回路１１１へ戻り、トランス１９の二次コモンに接続される。トランス１９の一次と二次のコモンは接続している。
【００２５】
地震揺れの無い定常状態では、揺れ検出スイッチ１２は導通しているので、トランス１９の二次側のループは閉じている。そのため、電磁弁４には、ＡＣ２４Ｖ弱の電圧がかかることになる。これにより、電磁弁４には電流が常に流れているが、この電流は、ＡＣ１００Ｖ仕様の電磁弁４の作動に必要な電流の１／４程度であり、電磁弁が実際に作動することはない。
この構成によると、揺れ検出スイッチ１３と電磁弁４のコイルに微弱ながら通電していることから、主体である揺れ検出スイッチ１３の開閉状態はもとより、電磁弁４のコイルの断線も同時に検出できる。
【００２６】
地震による揺れが発生すると、図２の例と同様に、図１のロック部３のロックがはずれ、それによって揺れ検出スイッチ１２が作動して導通を絶ち、前述の閉ループが断たれる（開く）。これに伴って、検出リレー１１３がＯＦＦになる。検出リレー１１３の出力は抵抗素子でプルアップされ、ワンチップマイコン１１５の入力ポートに接続されている。
【００２７】
ワンチップマイコン１１５は、入力ポートの信号状態に応じてタイマー機能がはたらくようにプログラムされている。
つまり、検出リレー１１３のＯＦＦにより入力ポートのＨＩＧＨ状態を検出すると、閉ループの断と認識し、内部のタイマー機能を使って３０分のタイムカウントを開始する。次いで、タイマーがカウントアップすると、それと同時に出力ポートをＯＮにする。この出力ポートは、電磁弁駆動リレー１１４の入力段に接続されている。
電磁弁駆動リレー１１４は、ワンチップマイコン１１５の出力ポートからのＨＩＧＨ信号によって作動し、電磁弁４に配線Ａを通してＡＣ１００Ｖを印加する。この時のワンチップマイコン１１５の出力時間幅は、内部タイマー機能を使って１秒に設定している。
【００２８】
電磁弁４はＡＣ１００Ｖを供給されると作動し、図２に関して前述した通り、ロック部３のロッド３ａをロック状態に押し戻し、揺れ検出スイッチ１２も定常状態に復帰する。揺れ検出スイッチ１２が平常状態に戻ると、回路上の閉ループが再び確立され、免震システムは地震揺れのない定常の原点復帰状態に戻る。
図２と図３のいずれの例でも、電磁弁４と揺れ検出スイッチ１２は動作タイミングのインターロックを行っていない。しかし、通常の電磁弁の応答性を考慮すれば、これに１秒程度通電すれば動作は補償される。
【００２９】
タイマー回路１１１から電磁弁ユニット１３への配線は、電磁弁駆動用に配線Ａ、断線検出用に配線Ｂ、コモン用に配線Ｃの３本である。配線ＡとＢはそれぞれＡＣ１００Ｖ系、ＡＣ２４Ｖ系であるが、電磁弁駆動リレー１１４の出力はそれぞれＡ接点、Ｂ接点で隔離されているため、両電圧系が短絡することはない。
【００３０】
図３の回路は、断線検出機能を有している。
前述のように閉ループが断たれ（開く）ても、その段階では、原因が揺れ検出スイッチ１２の正常作動によるものか、それともループ内の配線断線によるものかの判断はつかない。いずれにしても、検出リレー１１３が働いて、原点復帰シーケンスが起動する。
揺れ検出スイッチ１２の正常作動によるものであれば、シーケンスの終段階で、電磁弁４への通電によって揺れ固定装置は原点復帰し、それとともに、検出リレー１１３も再びＯＮとなる。
【００３１】
一方、原因が閉ループ配線の断線や、機器の故障であれば、揺れ固定装置としての原点復帰は完了せず、検出リレー１１３もＯＮにならない。
制御装置１１０では、ワンチップマイコンのプログラムによって、電磁弁４への１秒間の通電直後に、検出リレー１１３の状態を監視し、それが依然ＨＩＧＨ状態のままであれば、配線系の断線などの機器故障と判断して、異常出力を行う。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、回路１１１と電磁弁ユニット１３間の配線をＡＣ１００Ｖ系に一本化し、また電線数も４本から３本に減らすことにより、配線ケーブルを従来の２本から１本に削減でき、ケーブルの引き回しも容易になる。また、３本の電線すべてについて断線検出機能をもたせて、制御装置の信頼性を向上することができる。
さらに、タイマー回路中のハードタイマー素子を１つのワンチップマイコンにまとめることにより、回路基板を小型化し、コスト低減することができる。
【００３３】
以上、本発明の実施態様を説明したが、本発明はこのような特定の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載する定義内で、種々の変更を施し、或いは他の形態を採り得るのである。
例えば、図２と３の制御装置は、電磁弁４の電磁コイルなどを制御装置の電磁機構としているが、油圧シリンダの制御に、電磁式でない油圧弁を設けて、これと別個に制御装置の電磁機構を設置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施態様による免震システム用の風揺れ固定装置を示す概略図である。
【図２】図１の装置に用いる制御装置の回路図である。
【図３】本発明の別の実施態様による制御装置の回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  揺れ検出部（検出機構）
３  ロック部（検出機構）
４  電磁弁（電磁機構）
５  油圧シリンダ
１０，１１０  制御装置
１１，１１１時  タイマー回路
１２  揺れ検出スイッチ
【図１】
2005061085.tif 000003
【図２】
2005061085.tif 000004
【図３】
2005061085.tif 000005